本發(fā)明涉及建筑裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種ZrO₂短纖維增強陶瓷磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)陶瓷磚厚度大于10mm，若能在滿足使用的前提下將其厚度降低6mm以下獲得薄型陶瓷磚，就能大大節(jié)約原材料和能源并減少污染排放，還可以節(jié)約建筑空間，大幅削減運輸成本和建筑承重。不僅如此，它的應(yīng)用還可擴展到幕墻、屏風、吊頂?shù)炔课荒酥镰h(huán)境和新能源等廣闊的領(lǐng)域[1-3]。因此，薄型陶瓷磚成為當前墻地面陶瓷磚的重要發(fā)展方向之一。然而，隨著厚度的下降，陶瓷磚素坯及其燒后強度顯著下降，導致成品率低和可靠性差等問題，給施工和應(yīng)用帶來困難[2,4]，這成為當前薄型陶瓷磚產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸。因此，開發(fā)一種實用的陶瓷磚增強技術(shù)極為必要。

在基體中添加纖維、晶須、顆粒等作為增強體以及利用相變和微裂紋的增韌作用等增強增韌技術(shù)在復合材料尤其是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用[5-11]。對于建筑和裝飾陶瓷磚，通常認為其在燒制過程中，陶瓷液相原位生成的二次莫來石針狀晶體互相交叉形成網(wǎng)狀，對陶瓷強度起到增強作用[12]。因而，一般通過調(diào)節(jié)配料化學成分和燒成制度以促進二次莫來石的析出來改善陶瓷的強度，鮮有采用外加增強相對陶瓷磚的增強研究。曾有研究[13]采用Al₂O₃顆粒對陶瓷磚進行增強，但其引入了高達30wt.％的Al₂O₃粉，不適于建筑陶瓷；未見纖維、晶須和相變相關(guān)的增強增韌技術(shù)在陶瓷磚中的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)文獻：

[1]蘇桂軍.“十二五”建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)發(fā)展規(guī)劃[J].建材發(fā)展導向，2010,08(5):15-13；

[2]白戰(zhàn)英，張衛(wèi)星.關(guān)于陶瓷磚薄型化推進的幾點建議[J].陶瓷，2012,(7):45-48；

BAI Z Y and ZHANG W X.Several advice on prompting thickness-reduction process of ceramic tiles[J].Ceramics,2012,(7):45-48；

[3]BERTO AM,Ceramic tiles:Above and beyond traditional applications[J].Journal of the European Ceramic Society,2007,27(2-3):1607-1613；

[4]SIVA A L,FELTRIN J,M D,et al.,Effect of reduction of thickness on microstructure and properties of porcelain stoneware tiles[J].Ceramics International,2014,40(9):14693-14699；

[5]盧國鋒，喬生儒，許艷.連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料界面層研究進展[J].材料工程，2014,(11):107-112；

LU F G,QIAO S R,XU Y.Progress in research on interface layer of continuous fiber reinforced ceramic matrix composites.[J].Journal of Materials Engineering,2014,(11):107-112；

[6]王發(fā)輝，劉瑩.莫來石纖維含量對陶瓷基摩擦材料摩擦磨損性能的影響[J].材料工程，2012,(12):61-65；

WANG F H and LIU Y.Effects of mullite fiber conent on friction and wear properties of ceramic-based friction maerials.[J].Journal of Materials Engineering,2012,(12):61-65；

[7]WANG Y.,CHENG H.F.,WANG J.Effects of the single layer CVD SiC interphases on mechanical properties of mullite fiber-reinforced mullite matrix[J].Ceramics International,2014,40(3):4707-4715；

[8]DEMIR A.Effect of Nicalon SiC fibre heat treatment on short fibre reinforcedβ–SiAlON ceramics[J].Journal of European Ceramic Society,2012,32(7):1405-1411；

[9]ZHANG X.H.,XU L.,Du S.Y.,et al.Thermal shock behavior of SiC-whisker-reinforced diboride ultrahigh-temperature ceramics[J].Scripta Materialia,2008,59(1):55-58；

[10]彭美華，程西云，周彪，等.CNTs-Al₂O₃多孔陶瓷復合材料的制備與性能[J].材料工程，2016,44(6):117-122；

PENG M H,CHENG X Y,ZHOU B,et al.Preparation and properties of CNTs-Al₂O₃porous ceramic composites,.[J].Journal of Materials Engineering,2016,44(6):117-122；

[11]ZHAO X.J.,CHEN D.L.,RU H.Q.,et al.Oxidation behavior of nano-sized SiC particulate reinforced Alon composites[J].Journal of European Ceramic Society,2011,31(13):2255-2265；

[12]JUNIOR A D N,HOTZA D,SOLER V C,et al.Influence of composition on mechanical behaviour of porcelain tile.Part III:Effect of the cooling rate of the firing cycle[J].Materials Science and Engineering A 2011,528(9)3330-3336。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種ZrO₂短纖維增強陶瓷磚及其制備方法。

一方面，本發(fā)明提供一種增強陶瓷磚，其包括：陶瓷磚基體、和均勻分布于所述陶瓷磚基體中的作為增強體的ZrO₂短纖維。

本發(fā)明中的陶瓷磚可為瓷質(zhì)陶瓷磚。本發(fā)明以ZrO₂短纖維作為增強體添加入陶瓷基體制備增強陶瓷，ZrO₂短纖維的添加對陶瓷具有一定的增強效果，可以使陶瓷強度增加10.84％。

較佳地，所述ZrO₂短纖維的含量為所述增強陶瓷磚的12.0wt.％以下。根據(jù)本發(fā)明，所述增強陶瓷磚的彎曲強度能達到國標要求。

較佳地，所述ZrO₂短纖維的含量為所述增強陶瓷磚的4.0wt.％以下。根據(jù)本發(fā)明，4.0wt.％以內(nèi)的ZrO₂短纖維添加量對陶瓷具有增強效果。

較佳地，所述ZrO₂短纖維的含量為所述增強陶瓷磚的3.0wt.％以下，優(yōu)選為2.0wt.％以下。根據(jù)本發(fā)明，ZrO₂短纖維添加量在3.0wt.％以下、尤其是2.0wt.％以下的增強陶瓷的吸水率符合國標GB/T 23266—2009對瓷質(zhì)板吸水率≤0.5wt.％的要求。

本發(fā)明中，所述陶瓷磚基體的主要物相包括：石英SiO₂(40～56wt.％)、莫來石Al(Al_0.69Si_1.22O_4.85)(30～46wt.％)和剛玉α-Al₂O₃(6～22wt.％)。所述ZrO₂短纖維的物相為立方相c-ZrO₂。本發(fā)明中，隨著短纖維添加量增大，增強陶瓷磚中莫來石和剛玉相含量明顯下降，石英相含量明顯增大。燒結(jié)后的增強陶瓷磚中t-ZrO₂相轉(zhuǎn)變?yōu)閏-ZrO₂。ZrO₂短纖維的添加可以改變陶瓷的物相。

較佳地，所述ZrO₂短纖維的直徑為5～20μm，長度為100～400μm，長徑比為10～40。

較佳地，所述增強陶瓷磚的厚度為6mm以下。本發(fā)明能夠增大薄型陶瓷磚的強度，促進薄型陶瓷磚的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

另一方面，本發(fā)明提供上述增強陶瓷磚的制備方法，包括：

制備含有陶瓷粉料和ZrO₂短纖維的陶瓷漿料；

將所得漿料造粒、成型后得到坯體；

將所得坯體燒結(jié)，得到所述增強陶瓷磚。

本發(fā)明中，ZrO₂對陶瓷燒結(jié)過程中產(chǎn)生的含K、Na硅酸鹽液相具有抗侵蝕作用，從而避免纖維增強體被破壞影響其增強增韌效果。

較佳地，所述陶瓷粉料的化學成分為：SiO₂：57～67wt.％、Al₂O₃：17～26wt.％、Fe₂O₃：0.4～1.1wt.％、TiO₂：0.2～0.5wt.％、CaO：0.1～0.4wt.％、MgO：0.2～0.8wt.％、K₂O：1.5～3.5wt.％、Na₂O：1.5～4.5wt.％、P₂O₃：0.01～0.07wt.％、SO₃：0.1～0.8wt.％、燒失：3～9wt.％。

較佳地，燒結(jié)溫度為1120～1280℃，優(yōu)選為1140～1260℃。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個示例的工藝流程圖；

圖2示出ZrO₂短纖維添加量對體積密度和吸水率的影響；

圖3示出ZrO₂短纖維添加量對坯體和燒結(jié)樣品強度的影響；

圖4示出陶瓷的應(yīng)力-撓度曲線，其中(a)未增強陶瓷；(b)0.5wt.％ZrO2短纖維增強陶瓷；(c)2.0wt％ZrO2短纖維增強陶瓷；

圖5示出ZrO₂短纖維的添加對燒結(jié)樣品物相的影響，其中(a)為陶瓷和短纖維的XRD圖，(b)為不同短纖維添加量的增強陶瓷的XRD圖；

圖6示出ZrO₂短纖維(3wt％)增強陶瓷斷口形貌，其中(a)ZrO₂短纖維陶瓷基體中的分布；

(b)ZrO₂短纖維與陶瓷基體的界面結(jié)合；(c)ZrO₂短纖維及其與陶瓷基體的界面。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。

本發(fā)明以多晶ZrO₂短纖維添加入瓷質(zhì)陶瓷基體中，一方面期望利用其增強作用，另一方面期望利用ZrO₂在燒成過程中的相變進行增韌，同時，ZrO₂對陶瓷燒結(jié)過程中產(chǎn)生的含K、Na硅酸鹽液相具有抗侵蝕作用，從而避免纖維增強體被破壞影響其增強增韌效果。本發(fā)明研究了ZrO₂短纖維加入量對坯體及燒成后的強度和韌性的影響，分析了物相和顯微結(jié)構(gòu)，并討論了其增強增韌機理。

本發(fā)明的增強陶瓷包括陶瓷磚基體、和均勻分布于所述陶瓷磚基體中的作為增強體的ZrO₂短纖維。

本發(fā)明中，陶瓷磚基體的成分沒有特別限定，可采用典型的瓷質(zhì)陶瓷磚成分。例如陶瓷磚基體的主要物相可包括石英(SiO₂)、莫來石(Al(Al_0.69Si_1.22O_4.85))和剛玉(α-Al₂O₃)。

陶瓷磚基體可為厚度為6mm以下的薄型陶瓷磚。由于一般而言隨著厚度的下降，陶瓷磚素坯及其燒后強度顯著下降，因此本發(fā)明尤其適用薄型陶瓷磚，以對其進行增強。但應(yīng)理解，本發(fā)明對陶瓷磚基體的厚度并不特別限定，對于厚度大于10mm的傳統(tǒng)陶瓷磚也是適用的。

ZrO₂短纖維的直徑可為5～20μm，長度可為100～400μm，長徑比可為10～40。ZrO₂短纖維為多晶結(jié)構(gòu)，在增強陶瓷中的存在相為立方相c-ZrO₂。ZrO₂短纖維在基體中分布均勻，斷口致密，界面結(jié)合良好。

ZrO₂短纖維的含量可為陶瓷磚的12.0wt.％以下，在該范圍內(nèi)，彎曲強度都能達到國標要求。優(yōu)選地，ZrO₂短纖維的含量為陶瓷磚的4.0wt.％以下，在該范圍內(nèi)，增強陶瓷的強度大于陶瓷基體的強度。更優(yōu)選地，ZrO₂短纖維的含量為陶瓷磚的3.0wt.％以下，在該范圍內(nèi)，增強陶瓷的吸水率≤0.46wt.％，滿足國標GB/T 23266—2009對瓷質(zhì)板吸水率≤0.5wt.％的要求。本發(fā)明的增強陶瓷磚符合一般瓷質(zhì)陶瓷磚的要求且相比一般瓷質(zhì)陶瓷磚具有更好的強度。

以下，說明本發(fā)明的增強陶瓷的制備方法。

圖1示出本發(fā)明的一個示例的工藝流程圖。參見圖1，首先制備含有陶瓷粉料和短纖維的陶瓷漿料。

陶瓷基體的配方?jīng)]有特別限定，可采用典型的瓷質(zhì)陶瓷磚配料，經(jīng)球磨后的粉料化學成分可為SiO₂：57～67wt.％、Al₂O₃：17～26wt.％、Fe₂O₃：0.4～1.1wt.％、TiO₂：0.2～0.5wt.％、CaO：0.1～0.4wt.％、MgO：0.2～0.8wt.％、K₂O：1.5～3.5wt.％、Na₂O：1.5～4.5wt.％、P₂O₃：0.01～0.07wt.％、SO₃：0.1～0.8wt.％、燒失：3～9wt.％。

將一定量的球磨陶瓷粉料在去離子水中進行磁力攪拌。將在去離子水中超聲分散一段時間(例如30分鐘)后的ZrO₂短纖維逐漸加入到陶瓷漿料中。另外，漿料中還可以加入結(jié)合劑。例如可以加入3.0～10.0wt.％的聚乙烯醇溶液(濃度為8.0wt.％)。

將陶瓷漿料干燥、造粒、制坯得到陶瓷坯體。制坯時可采用壓制成型，成型壓力可為15～35MPa。

將陶瓷坯體干燥后進行燒結(jié)，得到增強陶瓷。燒結(jié)溫度可為1120～1280℃，時間可為0.5～3.0小時。

可以將增強陶瓷切割成合適的大小以測試其性能。結(jié)果表明，ZrO₂短纖維的添加對陶瓷具有一定的增強效果。隨著短纖維加入量的增大，樣品吸水率和體積密度同時增大，添加量增大到3.0wt.％時吸水率為0.46％；其彎曲強度先增大后減小，2.0wt.％時的強度增幅為10.84％達到77.60MPa。然而，短纖維的添加對陶瓷的韌性不利，2.0wt.％短纖維的增強陶瓷的斷裂功下降了22.36％達到383.21J。增強陶瓷樣品中多晶ZrO₂短纖維由原始的四方相相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?，并且其造成莫來石和剛玉相含量下降，石英相含量增大。由斷口形貌可見，纖維在基體中分布均勻，斷口致密，短纖維與基體的界面結(jié)合緊密；ZrO₂短纖維并未受陶瓷中含Na、K的液相嚴重侵蝕乃至熔融等不良影響；ZrO₂短纖維被裂紋貫穿發(fā)生斷裂，未發(fā)現(xiàn)短纖維從陶瓷基體中拔出或界面脫粘的現(xiàn)象；ZrO₂短纖維由細小的納米ZrO₂顆粒結(jié)合而成多晶結(jié)構(gòu)，但存在大量的微空洞。ZrO₂短纖維的相變、結(jié)構(gòu)缺陷以及對陶瓷中剛玉和莫來石相的削弱作用是導致增強陶瓷斷裂功下降的主要原因。

下面進一步例舉實施例以詳細說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。

實施例

陶瓷基體采用典型的瓷質(zhì)陶瓷磚配料，經(jīng)球磨后的粉料化學成分如表1所示。增強體采用商業(yè)多晶ZrO₂短纖維(鄭州振中電熔新材料有限公司，YL-YZF-Ⅱ，單絲直徑5～20μm)。樣品制備按工藝流程圖1進行：首先將一定量的球磨陶瓷粉料在去離子水中進行磁力攪拌；與此同時，將在去離子水中超聲分散30分鐘后的短纖維逐漸加入到陶瓷漿料中，隨后滴加粉料總質(zhì)量5.0wt.％的聚乙烯醇溶液(濃度為8.0wt.％)；再經(jīng)磁力攪拌15分鐘后便制得均勻的漿料。將該漿料于100℃進行干燥，獲得的半干粉料進行24小時困料后在液壓機上以15MPa壓力進行預(yù)壓造粒，隨后以瓷質(zhì)陶瓷磚實際生產(chǎn)中典型的27MPa壓力再次壓制成型便得到Φ50×5.5mm的坯體。經(jīng)過110℃干燥后，在1200℃燒結(jié)1小時。隨后，經(jīng)切割和研磨后制備成3根尺寸約5×5×36mm的試樣條。增強陶瓷樣品中短纖維的添加量分別為0wt.％(陶瓷參比樣)(對比例)，0.5wt.％(實施例1)，1.0wt.％(實施例2)，2.0wt.％(實施例3)，3.0wt.％(實施例4)，4.0wt.％(實施例5)，5.0wt.％(實施例6)，7.0wt.％(實施例7)，12.0wt.％(實施例8)。

燒結(jié)后樣品的體積密度和吸水率采用阿基米德排水法測試。素坯和燒結(jié)后樣品的強度采用三點彎曲法在萬能力學試驗機上進行測試，測試跨距30mm，加載速度0.5mm/min。燒結(jié)樣品的物相檢測采用粉末X射線衍射法在X’Pert pro X射線衍射儀上進行，電壓40kV，電流40mA，Cu Kα射線(λ＝0.154059nm)，并采用Jade 6.5對衍射譜線進行半定量物相分析；通過FEG XL S30掃描電子顯微鏡表征斷口顯微形貌。

表1 陶瓷粉料化學成分

測試結(jié)果

1.體積密度和吸水率

不同短纖維添加量的燒結(jié)樣品的體積密度和吸水率如圖2所示。短纖維添加量為0wt.％的陶瓷樣品的體積密度和吸水率分別為2.43g/cm³和0.14％，其為瓷質(zhì)陶瓷磚的典型值。隨著短纖維加入量從0wt.％到12wt.％逐漸增大，樣品吸水率都增大；體積密度在0.5wt.％處略有下降，但隨后不斷增大。這是因為ZrO₂的密度(～5.85g·cm^-3)遠大于陶瓷密度所致。短纖維添加量增大到3.0wt.％時，吸水率為0.46％。對比國標GB/T 23266—2009對瓷質(zhì)板吸水率≤0.5wt.％的要求，本發(fā)明中短纖維添加量在3.0wt.％以下的增強陶瓷樣品符合國標要求。然而，當短纖維添加量進一步增大超過3.0wt.％后，吸水率則不能達到國標要求。

2.力學性能分析

2.1 增強陶瓷的彎曲強度

增強陶瓷燒結(jié)后樣品的彎曲強度如圖3所示。由圖可見，隨著短纖維添加量的增大，樣品的彎曲強度從0wt.％時的70.01MPa增大到2.0wt.％時的77.60MPa，增幅為10.84％，增強效果較顯著。進一步增大短纖維加入量時，強度則逐漸下降，添加量超過4.0wt.％后強度低于參比陶瓷樣品的強度。然而，即使短纖維添加量12.0wt.％的樣品的強度也為60.06MPa。國標GB/T 23266—2009中規(guī)定：厚度≥4.0mm的陶瓷板斷裂模數(shù)(彎曲強度)≥45MPa，厚度≤4mm的陶瓷板斷裂模數(shù)≥40MPa。因而，上述實施例中所有樣品的彎曲強度都能達到國標要求，4.0wt.％以內(nèi)的短纖維添加量對陶瓷具有增強效果。

2.2 增強陶瓷的斷裂功

為表征短纖維對陶瓷的增韌效果，對所測得試樣彎曲強度的載荷-撓度曲線進行深入分析，如圖4所示。圖4(a)為參比的3根陶瓷試樣條的應(yīng)力-撓度曲線；相應(yīng)地，圖4(b)和圖4(c)分別為ZrO₂短纖維添加量為0.5wt.％和2.0wt.％的增強陶瓷試樣條的載荷-撓度曲線。對比圖中曲線發(fā)現(xiàn)，雖然增強陶瓷樣品曲線比陶瓷樣品曲線的峰值略高，但其曲線上升相對陡峭，換言之，增強陶瓷樣品發(fā)生斷裂時的撓度較參比陶瓷樣品小。對加載起點到樣品斷裂之間的應(yīng)力-撓度曲線與橫軸之間的面積進行積分，即可依據(jù)式(1)計算斷裂功。計算每個樣品的斷裂功并取均值，如表2所示。由表可見，未添加短纖維時陶瓷樣品的斷裂功為493.54J，添加0.5wt.％短纖維的增強陶瓷的斷裂功下降了11.59％達到436.34J，而2.0wt.％短纖維的增強陶瓷的斷裂功下降了22.36％達到383.21J?？梢姡琙rO₂短纖維的添加對陶瓷韌性不利。

表2 斷裂功

式(1)中γ_wof為斷裂功(J)，A_c為斷裂曲線的特征面積(N·m)，b為斷口寬度(m)，h為斷口高度(m)。

3.物相分析

樣品的XRD譜線如圖5所示。由圖5(a)可見，燒結(jié)后的空白陶瓷樣品主要物相包括石英(SiO₂)、莫來石(Al(Al_0.69Si_1.22O_4.85))和剛玉(α-Al₂O₃)；圖中還給出了多晶ZrO₂短纖維的衍射譜線，可見該纖維主要由四方相(t-ZrO₂，70-4426)構(gòu)成，其包含Y₂O₃穩(wěn)定劑(O1.9732Y0.0545Zr0.9458)其密度為5.18g/cm³。燒結(jié)后的增強陶瓷樣品的XRD譜線如圖5(b)所示，由圖可見其主要晶相仍為石英、剛玉和莫來石，而t-ZrO₂相卻轉(zhuǎn)變?yōu)閏-ZrO₂，這可能是因為t-ZrO₂相在陶瓷1200℃燒結(jié)過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變生成了立方相c-ZrO₂(89-9069)。

對上述樣品的XRD譜線進行半定量分析得到其物相組成如表3所示，可見短纖維的為純t-ZrO₂。陶瓷空白樣品除主晶相石英外，有高達38wt.％的莫來石相，α-Al₂O₃含量為14.0wt.％。短纖維添加量1.0wt.％的增強陶瓷樣品的物相沒有顯著差別，這是因為添加量較低時，物相含量的變化被XRD半定量分析誤差所掩蓋。但隨著短纖維添加量增大，樣品中莫來石和剛玉相含量明顯下降，石英相含量明顯增大。由此可見，ZrO₂短纖維的添加對陶瓷的物相產(chǎn)生較復雜的作用。因此，應(yīng)該考慮短纖維與陶瓷基體在高溫燒結(jié)過程中的相互作用。陶瓷基體中的Al₂O₃/SiO₂質(zhì)量比(0.38)，ZrO₂的加入使K₂O(Na₂O)-Al₂O₃-SiO₂三元相圖中轉(zhuǎn)變?yōu)樗脑到y(tǒng)。在增強陶瓷燒成過程中，少量的ZrO₂溶入陶瓷液相。

表3 短纖維、陶瓷及其復合材料的物相含量

4.顯微形貌分析

對短纖維增強陶瓷樣品斷口形貌進行分析，以短纖維添加量3.0wt.％的樣品斷口形貌為例，其典型特征如圖6所示。圖中黑色虛線所包圍的區(qū)域為短纖維。由圖6(a)可以看到，纖維在坯體中分布較均勻，纖維直徑約10μm，斷口致密，氣孔很少。由此可見，在燒成過程中，ZrO₂短纖維并未受陶瓷中含Na、K的液相嚴重侵蝕乃至熔融等不良影響。同時，圖中可見ZrO₂短纖維的橢圓形斷口，未發(fā)現(xiàn)短纖維從陶瓷基體中拔出或界面脫粘的現(xiàn)象，這意味著大部分ZrO₂短纖維在樣品斷裂時被裂紋貫穿發(fā)生斷裂。短纖維與基體的界面無空洞等缺陷，界面結(jié)合緊密(圖6(b))，纖維表面平整，在界面附近纖維與基體熔為一體。這一方面表明陶瓷玻璃相與短纖維表面具有很好的潤濕性，并且玻璃相沒有對纖維造成強烈侵蝕，有效地促進了基體與纖維增強體之間形成致密均勻的界面結(jié)合。高倍照片圖6(c)更清楚地呈現(xiàn)出基體與纖維增強體之間良好的界面結(jié)合，同時還可看到ZrO₂短纖維為多晶結(jié)構(gòu)，雖然其也是由細小的納米ZrO₂顆粒結(jié)合而成，但納米ZrO₂顆粒之間的結(jié)合不致密，存在大量的空洞。換言之，ZrO₂短纖維增強效果不甚顯著，很大程度上受其自身結(jié)構(gòu)不致密和強度低的影響。

5.增強增韌機制

彎曲強度測試表明短纖維添加量在一定范圍內(nèi)能起到較明顯的增強效果，這主要歸因于多晶ZrO₂短纖維自身的力學性質(zhì)。此外，陶瓷基體的熱膨脹系數(shù)約5×10^-6℃^-1，而ZrO₂短纖維的熱膨脹系數(shù)可參考納米ZrO₂陶瓷的值(～9×10^-6℃^-1)，兩者的熱膨脹系數(shù)失配在基體中形成壓應(yīng)力，這種效應(yīng)也能產(chǎn)生一定增強效果。添加短纖維后陶瓷的韌性變差，增強陶瓷樣品的斷裂功有所下降。這與ZrO₂短纖維在增強陶瓷燒成過程中發(fā)生相變以及削弱了二次莫來石析晶有關(guān)。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性：本發(fā)明能夠增強陶瓷磚的強度，尤其有助于薄型陶瓷磚的產(chǎn)業(yè)化。